Influências pluviométricas no mapeamento das características da paisagem de um sítio arqueológico com a aplicação de métodos geofísicos e geoestatísticos

Archaeological studies are important for understanding the historical environments and analysis of the consequences of their changes in the current period, and geophysical methods are an important tool for enabling a low-impact analysis on these. This study evaluated the influence of rainfall in mapping of landscape features of the archaeological site AP-MA-05 using geophysical and geostatistical methods. To obtain the data, the geophysical method of electroresistivity was used in an area of UNIFAP of 10 x 20 meters. The rainfall data were collected in INMET station in Macapá. Data analysis was performed with use of statistical and geostatistical methods. In rainy season, soil resistivity presented a minimum of 198.7 ohm.m and maximum values of up to 3946 ohm.m, with an average of 1188.87 ohm.m. In the less rainy season the observed values were 394 ohm.m (minimum) and 5863 ohm.m (maximum), with an averaging of 2078.31 ohm.m. This demonstrates the influence of rainfall on apparent resistivity, since the more intense the rains that occurred at the time of data were obtained, the lower the values of electrical resistivity. The best association between the research method, the survey period based on climate aspects and the application of geostatistical methods facilitated the characterization of the site as a future support for its prospection.Os estudos arqueológicos têm importância para a compreensão da histórica dos ambientes passados e análise das consequências das mudanças destes no período atual, sendo os métodos geofísicos uma ferramenta importante por permitir uma análise de baixo impacto sobre estes. Este trabalho avaliou a influência da precipitação pluviométrica no mapeamento das características da paisagem do sítio arqueológico AP-MA-05 utilizando métodos geofísicos e geoestatísticos. Para a obtenção dos dados foi utilizado o método geofísico da eletrorresistividade em uma área da UNIFAP de 10 x 20 metros. Os dados de precipitação foram coletados na estação do INMET de Macapá. A análise dos dados foi feita com uso de métodos estatísticos e geoestatísticos. Em épocas chuvosa a resistividade do solo apresentou um valor mínimo de 198,7 ohm.m e valor máximo de até 3946 ohm.m, com média de 1188,87 ohm.m. Na estação menos chuvosa os valores observados foram de 394 ohm.m (mínimo) e 5863 ohm.m (máximo), com média de 2078,31 ohm.m. Isso demonstra a influência da precipitação pluviométrica na resistividade elétrica aparente, visto que quanto mais intensas foram as chuvas que ocorreram na época da obtenção dos dados, menores foram os valores da resistividade elétrica. A melhor associação entre o método de investigação, o período de levantamento com base nos aspectos climáticos e a aplicação de métodos geoestatísticos facilitou a caracterização do sítio como suporte futuro para sua prospecção

A COMPARATIVE STUDY OF BOX JENKINS MODELS AND ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS IN FORECASTING PLUVIOMETRIC FLOWS AND PRECIPITATIONS OF ARAGUAIA-TOCANTINS BASIN/BRAZIL

Estudar a variabilidade dos parâmetros hidroclimáticos locais em baciashidrográficas é importante para melhorar o gerenciamento dos recursos hídricos.Para tal, foram utilizados o modelo estatístico baseado na metodologia Box-Jenkins, adotado por muitas empresas na análise de séries temporais, inclusivetodo o setor elétrico brasileiro, e a tecnologia de redes neurais, que se apresentacomo poderosa ferramenta para previsões. Na comparação entre as duas técnicas,foram utilizadas observações de médias mensais de duas estações meteorológicasda Bacia Araguaia-Tocantins, Brasil, uma de vazões mensais (m3/s) e outra deprecipitações pluviométricas mensais (mm), da Agência Nacional de Águas (ANA),com registros contínuos nos períodos de 1969 a 2017 e 1974 a 2017. As previsõesforam testadas para 12 e 24 meses. Uma comparação entre os dois métodos,usando o teste de hipótese a partir de intervalos de confiança de 95%, mostrouque não houve diferenças estatisticamente significativas nas previsões individuaistanto de precipitações pluviométricas como de vazões. Entretanto, o uso do rootmean square error (RMSE) mostrou que o método de Box-Jenkins apresentamelhores resultados. A maior dificuldade nesse método é na construção domodelo, sobretudo em séries com alta variabilidade. O método de redes neurais,em geral, consome mais tempo computacional em relação ao Box-Jenkins.Studying the variability of local hydro-climatic parameters in river basins is important for the better management of water resources. In order to do so, we used two methods: Box-Jenkins methodology, adopted by many companies in the time series analysis, including the entire Brazilian electric sector, and the Neural Networks technology, which presents itself as a powerful tool for forecasting. Observations of monthly averages of two meteorological stations of the Araguaia-Tocantins basin (Brazil) were made for comparation purposes, one of monthly flows (m3/s) and one of monthly rainfall (mm), of the National Waters Agency (Agência Nacional de Águas — ANA) with continuous records from 1969 to 2017 and 1974 to 2017. The forecasts were tested for twelve and twenty- four months. A comparison between the two methods using a hypothesis test from 95% confidence intervals, showed that there were no statistically significant differences between them in individual rainfall and flow forecasts. However, if the RMSE method is used, the Box-Jenkins method presented better results in the forecasts. The main difficulty in the Box-Jenkins method is the construction of the model, especially in high variability series. The method of Neural Networks, in general, consumes more computational time compared to the Box-Jenkins model

Singular value decomposition applied to magnetic field data

The singular value decomposition of a matrix A, n x m, which represents a magnetic anomaly, can be seen as a bidimensional coherence filtering method which separates the correlated information from noncorrelated information in a magnetic data matrix A. The filter is defined by expansion of matrix A into eigenimages and singular values. Each eigenimage is constructed by the scalar product of the base vectors and eigenvectors, which are associated with the eigenvectors and eigenvalues of the covariance matrices ATA and AAT. This filtering method is based on the fact that the eigenimages, which are associated with large singular values, concentrate the major part of the correlated information present in the data, while the noncorrelated part, including noise caused by external magnetic sources, compilation errors, and shallow magnetic sources comprise the remaining eigenimages. This method was employed on many examples of synthetic and real data from PETROBRÁS' Carauari-Norte project (Solimões Basin) in order to investigate the utility of the method in the identification, elimination and attenuation of noise present on magnetic data and as a possible method for enhancing certain features generated by anomalies of shallow and deep origin. This work suggests the desirability of introducing both static and dynamic shift on magnetic lines to enhance the correlation (coherence) between the magnetic lines. This shift concentrates the correlated signal in the first few eigenimages. Another important aspect of this decomposition into eigenimages and eigenvalues is the savings gained in storage of a matrix A of n x m units. Memory requerements can be diminished considerably by using p autoimages, i. e. p x (n + m + 1) units without altering the form of the anomaly. We conclude that an appropriate choice of eigenimages generated by SVD decomposition shows good promise as a processing method in magnetic data.PETROBRAS - Petróleo Brasileiro S.A.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFINEP - Financiadora de Estudos e ProjetosFADESP - Fundação de Amparo e Desenvolvimento da PesquisaNeste trabalho, a decomposição em valores singulares (DVS) de uma matriz A, n x m, que representa a anomalia magnética, é vista como um método de filtragem bidimensional de coerência que separa informações correlacionáveis e não correlacionáveis contidas na matriz de dados magnéticos A. O filtro DVS é definido através da expansão da matriz A em autoimagens e valores singulares. Cada autoimagem é dada pelo produto escalar dos vetores de base, autovetores, associados aos problemas de autovalor e autovetor das matrizes de covariância ATA e AAT. Este método de filtragem se baseia no fato de que as autoimagens associadas a grandes valores singulares concentram a maior parte da informação correlacionável presente nos dados, enquanto que a parte não correlacionada, presumidamente constituída de ruídos causados por fontes magnéticas externas, ruídos introduzidos pelo processo de medida, estão concentrados nas autoimagens restantes. Utilizamos este método em diferentes exemplos de dados magnéticos sintéticos. Posteriormente, o método foi aplicado a dados do aerolevantamento feito pela PETROBRÁS no Projeto Carauari-Norte (Bacia do Solimões), para analisarmos a potencialidade deste na identificação, eliminação ou atenuação de ruídos e como um possível método de realçar feições particulares da anomalia geradas por fontes profundas e rasas. Este trabalho apresenta também a possibilidade de introduzir um deslocamento estático ou dinâmico nos perfis magnéticos, com a finalidade de aumentar a correlação (coerência) entre eles, permitindo assim concentrar o máximo possível do sinal correlacionável nas poucas primeiras autoimagens. Outro aspecto muito importante desta expansão da matriz de dados em autoimagens e valores singulares foi o de mostrar, sob o ponto de vista computacional, que a armazenagem dos dados contidos na matriz, que exige uma quantidade n x m de endereços de memória, pode ser diminuída consideravelmente utilizando p autoimagens. Assim o número de endereços de memória cai para p x (n + m + 1), sem alterar a anomalia, na reprodução praticamente perfeita. Dessa forma, concluímos que uma escolha apropriada do número e dos índices das autoimagens usadas na decomposição mostra potencialidade do método no processamento de dados magnéticos

MÉTODOS DA ELETRORESISTIVIDADE E DA POLARIZAÇÃO INDUZIDA APLICADOS NO ESTUDO DO ATERRO

Investigações geofísicas, pelos métodos geoelétricos de eletrorresistividade e polarização induzida (IP), através das técnicas de sondagem elétrica vertical e caminhamento elétrico (configurações Schlumberger e dipolo-dipolo), foram executadas na área do aterro controlado da cidade de Piracicaba (SP), com o objetivo de avaliar as potencialidades da integração dos métodos na caracterização geoelétrica da área. A área sobre a qual está assentado o aterro de Piracicaba é constituída por sedimentos da Formação Corumbataí (sedimentos argilosos e/ou silto-argilosos, com intercalações de arenitos). A interpretação conjunta da resistividade e da polarizabilidade permitiu mapear zonas de percolação de chorume e identificar os diferentes litotipos das formação, identificando materiais arenosos e siltosos. Ficou evidente que a polarizabilidade é sensível à presença de resíduos urbanos e que o efeito de IP é relacionado a materiais polarizáveis dispostos na cava, como latas, papéis, restos eletrônicos e materiais de empréstimo utilizados para a cobertura dos resíduos. Além disso, o método de IP pode ser mais indicado para o mapeamento de zonas de resíduos onde não exista contraste de resistividade entre o meio natural e os resíduos. Palavras-chave: Eletrorresisitividade, polarização induzida, aterro sanitário.Geophysical investigations using geolelectric methods such as eletroresistivity and induced polarization by means of vertical electrical sounding (Schlumberger array) and electrical profiling (dipole-dipole array) have been used in a controlled waste landfill located in Piracicaba (São Paulo State). The main objective was to evaluate the potentiality of the integrated use of these methods in the geoelectric characterization of the area. The regional geology consists of clay or silty/clay sediments intercalated with sandstones of the Corumbataí Formation. Resistivity and induced polarization interpretation allows to map the leachate percolation zones and to identify different sandy and silty sediments of this formation. The results shows that IP polarization is sensitive to the urban waste presence and the induced polarization effect is related to the materials polarizability within the excavation site, such as steel cans, paper, electronic parts and the residues covering material. The induced polarization method is more indicated to residues mapping zones, where a resistivity contrast between the natural environment and the residues (urban waste) does not exist. Keywords: Resistivity, induced polarization, waste landfill

DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE E SENTIDO DO FLUXO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS UTILIZANDO RADIOISÓTOPOS PELA TÉCNICA DO POÇO ÚNICO

Radioisotope methodology through the single-well technique have been used with the objective of determining velocity and direction of groundwater flow with radioactive tracers in boreholes located at Universidade Federal do Pará (UFPA), Belém-PA, Brazil, next to Guamá river. We used radiotracer iodine-131 and data was acquired by means of espectrometric system with radiation detectors. The application of this technique to determine jointly velocity and direction of flow, despite not usual, appeared to be a good alternative for further practical applications. Keywords: Radioactive tracers, groundwater, iodine-131, isotope hydrology, single-well.Metodologia radioisotópica, através da técnica do poço único, foi empregada com o objetivo de determinar a velocidade e o sentido de deslocamento do fluxo de águas subterrâneas, utilizando traçadores radioativos, em poços piezométricos situados no campus da Universidade Federal do Pará (UFPA), em Belém-PA, às margens do Rio Guamá. Foi utilizado o iodo-131 como radiotraçador e a aquisição dos dados foi feita através de sistema espectrométrico, utilizando detectores de radiação. A aplicação dessa técnica na determinação conjunta da velocidade e sentido do fluxo, embora não seja usual, permitiu concluir que se trata de uma alternativa promissora que pode ser aplicada rotineiramente, proporcionando clareza e segurança nos resultados. Palavras-chave: Traçadores radioativos, águas subterrâneas, iodo-131, hidrogeologia isotópica, poço único

Determination of the velocity and the direction of groundwater flow by using radioisotopes

Metodologia radioisotópica, através da técnica do poço único, foi empregada com o objetivo de determinar a velocidade e o sentido de deslocamento do fluxo de águas subterrâneas, utilizando traçadores radioativos, em poços piezométricos situados no campus da Universidade Federal do Pará (UFPA), em Belém-PA, às margens do Rio Guamá. Foi utilizado o iodo-131 como radiotraçador e a aquisição dos dados foi feita através de sistema espectrométrico, utilizando detectores de radiação. A aplicação dessa técnica na determinação conjunta da velocidade e sentido do fluxo, embora não seja usual, permitiu concluir que se trata de uma alternativa promissora que pode ser aplicada rotineiramente, proporcionando clareza e segurança nos resultados.ABSTRACT: Radioisotope methodology through the single-well technique have been used with the objective of determining velocity and direction of groundwater flow with radioactive tracers in boreholes located at Universidade Federal do Pará (UFPA), Belém-PA, Brazil, next to Guamá river. We used radiotracer iodine-131 and data was acquired by means of espectrometric system with radiation detectors. The application of this technique to determine jointly velocity and direction of flow, despite not usual, appeared to be a good alternative for further practical applications

EMPREGO DA SONDAGEM ELÉTRICA VERTICAL COM O MÉTODO DA ELETRORESISTIVIDADE NO ESTUDO DO LIXÃO DE MACAPÁ-AP

Vertical electrical soundings using eletroresistivity method were carried out in the public waste landfill in Macapá - AP, having as a goal to investigate the geoelectrical and hidrogeologic characteristics of the ground. The results of geophysics interpretation allowed obtaining a model of five geoelectrical layers until the depth of 14,6 m. This model is correlated to a sedimentary sequence of clay-silt-sandy with laterite. The main flow of the water table, also determined, is concordant to the topographical gradient. Keywords: resistivity, applied geophysics, waste landfill.Ensaios de sondagens elétricas verticais - método da eletroresistividade - foram executados no lixão de Macapá - AP, tendo como objetivo investigar as características geoelétricas e hidrogeológicas do meio físico. Os resultados da interpretação geofísica permitiram obter um modelo de cinco camadas até a profundidade de 14,6 m. Esse modelo é correlacionado à uma seqüência sedimentar, composta por sedimentos predominantemente argilo-siltico-arenosos com concreções lateríticas. O sentido do fluxo subterrâneo na área, também determinado, é concordante com o gradiente topográfico. Palavras-chave: resisitividade, geofísica aplicada, lixão

Emprego da sondagem elétrica vertical com o método da eletroresistividade no estudo do lixão de Macapá-Ap

Vertical electrical soundings using eletroresistivity method were carried out in the public waste landfill in Macapá - AP, having as a goal to investigate the geoelectrical and hidrogeologic characteristics of the ground. The results of geophysics interpretation allowed obtaining a model of five geoelectrical layers until the depth of 14,6 m. This model is correlated to a sedimentary sequence of clay-silt-sandy with laterite. The main flow of the water table, also determined, is concordant to the topographical gradient.Ensaios de sondagens elétricas verticais - método da eletroresistividade - foram executados no lixão de Macapá - AP, tendo como objetivo investigar as características geoelétricas e hidrogeológicas do meio físico. Os resultados da interpretação geofísica permitiram obter um modelo de cinco camadas até a profundidade de 14,6 m. Esse modelo é correlacionado à uma seqüência sedimentar, composta por sedimentos predominantemente argilo-siltico-arenosos com concreções lateríticas. O sentido do fluxo subterrâneo na área, também determinado, é concordante com o gradiente topográfico. Palavras-chave: resisitividade, geofísica aplicada, lixão